Примеры внедрения 
Возможность внедрения
Технические условия ТУ 3113-001-69048687-2020
ГОСТ 12.2.003-91, 12.1.012-2004
Санитарно-эпидемиологическое заключение №66.01.36.000.Т.000123.01.08
Сертификат соответствия № РОСС RU.НВ61.Н11140
На сегодняшний день в России и странах СНГ производство обессоленной воды на предприятиях теплоэнергетики относительно недорогими и экологическими методами остается актуальной задачей.
Предприятием 000 «Экотех-99» в 90-х годах была разработана (патенты РФ №2223131, №2218972, №31337, №2241512, №2259514 и др.) уникальная технология и конструкция термообессоливающей установки, работающая в условиях вакуума и обеспечивающая качественную генерацию вторичного пара в камерах, имеющих очень малые высоты паровых пространств. Высокие паросепарационные и термодинамические характеристики испарителя позволили создать компактные установки с большим числом ступеней, обеспечивающие высокую тепловую экономичность установки. На выработку 8 — 9 т дистиллята требуется всего 1 т низкопотенциального пара (давлением от 0,12 МПа), а низкие температуры парообразования в диапазоне 35…100 °С и организация кипения в свободном объеме за счет адиабатного процесса позволяют обеспечить «безнакипную» работу установок в условиях упрощенной обработки исходной воды, исключающей ионообменные технологии.
Для большинства рек России, как показали исследования МЭИ (кафедра ТВТ Богловский А.В.), для обеспечения «безнакипной» работы ИМВ «ЭКОТЕХ» достаточна механическая фильтрация исходной воды с последующей обработкой антинакипинами (на основе фосфонатов, ПАФ-13, ИОМС, НТФ и т.п.) и корректировкой щелочности выпариваемой воды небольшим подкислением (до рН ≈ 9,0).
Такое положение дел позволит полностью отказаться на ТЭС от закупки ионообменных смол (поставляемых в основном по импорту), а также снизить в десятки раз потребление кислоты и щелочи, что положительно отразится на экологии прилегающих к ТЭС водоемов.
При разработке ИМВ ЭКОТЕХ для каждой конкретной ТЭС уделяется большое внимание оптимизации схемы ее включения в тепловую схему ТЭС. Основным критерием в этом случае является — минимизация тепловых потерь, т.е. практически все тепло, потребляемое установкой (за исключением потерь тепла с продувкой и паровоздушной смесью), должно возвращаться в цикл ТЭС, что обеспечит минимальную стоимость дистиллята, т.к. топливная составляющая является определяющей в себестоимости дистиллята.
С 1999 года внедрено 11 установок (9 производительностью по 50 т/ч, 2 по 25 т/ч) на пяти ТЭС. Получаемый дистиллят удовлетворяет высоким требованиям ТЭЦ с котлами 14,0 МПа, а себестоимость по данным ТЭЦ в 1,5 — 2 раза меньше стоимости обессоленной воды, получаемой химическим обессоливанием.
Опыт эксплуатации новых технологий термического обессоливания на базе ИМВ «ЭКОТЕХ» показали их высокую конкурентоспособность по сравнению с современными технологиями ионного обмена, обратного осмоса.
Технологический процесс, являющийся основой производства обессоленной воды на ИМВ ЭКОТЕХ, очень прост, предсказуем, не требует вмешательства человека, на 100% автоматизирован. Низкий температурный уровень процессов испарения (105 … 40 °С) и давлении паровой среды (от 0,1 до 0,01 МПА) делает аппараты для осуществления процессов неподведомственными надзорным органам, что является одним из важных преимуществ данных установок. Отсутствие необходимости в расходных материалах делает установку надёжной и экономически независимой от цен на расходные материалы. Технологические процессы осуществляются в условиях вакуума в свободном объеме, что делает возможным работу ИМВ «ЭКОТЕХ» на воде прошедшей упрощенную обработку подкислением с добавкой антинакипинов — это удешевляет производство обессоленной воды, значительно повышает экологичность производства.
ИМВ ЭКОТЕХ размещается в двух корпусах прямоугольного типа. Каждый в свою очередь состоит из двух блоков, габариты которых удовлетворяют требованиям правил железнодорожных перевозок. В состав ИМВ ЭКОТЕХ включаются два циркуляционных насоса, эжектор водоструйный, насос дистиллятный, подогреватель головной. Тепловая схема ИМВ ЭКОТЕХ представлена на рис.1.
Рис.1. Тепловая схема ИМВ ЭКОТЕХ
В каждом корпусе расположено от б до 10 ступеней. Всего число ступеней в ИМВ может достигать 20. Число ступеней испарителя может отличаться от таблицы 1. Их количество определяется на основании технико-экономического расчета минимума приведенных затрат на производство необходимого объема дистиллята для конкретной установки. Каждая ступень состоит из камеры расширения и камеры конденсации. Ступени небольшой высоты (0,5-0,7 м), что делает возможным компактное размещение большого количества ступеней при приемлемых высотах корпусов (до б м). От количества ступеней зависит потребляемое количество пара. Чем больше ступеней, тем меньше расход пара на выработку одного и того же количества дистиллята. Так при n=16 (по 8 ступеней в каждом корпусе) можно обеспечить потребление 1 т пара на выработку 9 т дистиллята. Это объясняется большей степенью регенерации тепла внутри ИМВ «ЭКОТЕХ» (по аналогии с системой регенерации турбины). При n→∞, расход пара→0. Технико-экономические расчеты по оптимизации ИМВ «ЭКОТЕХ» показывают, что экономически выгодны для автономных ИМВ схемы с n=16-20 ступеней. В других случаях необходим индивидуальный подход в выборе n, например, при использовании подпиточной воды системы теплофикации.
Испаритель мгновенного вскипания ИМВ-10-14
Испаритель мгновенного вскипания ИМВ-35-8
Испаритель мгновенного вскипания ИМВ-50-9
Испаритель мгновенного вскипания ИМВ-50-16
Испаритель мгновенного вскипания ИМВ-100-16
Стоимость получаемой обессоленной воды на ИМВ более чем в два раза меньше стоимости обессоленной воды, получаемой по традиционной технологии ХВО.
Уменьшение расхода реагентов в десятки и сотни раз в зависимости от водоисточника.
Позволяет полностью отказаться от ионного обмена и обратного осмоса, а значит и от расходов на закупку реагентов, смол, замену мембран.
Возможность использования воды городских очистных сооружений, т.к. присутствие в исходной воде органических соединений не влияет на работу установки, в отличие от методов водоподготовки с применением ионного обмена и обратного осмоса.
Отсутствие необходимости в нейтрализации стоков.
Продувка составляет 10% от общей производительности.
Применение в качестве источника тепла отработанного низкопотенциального пара, давлением менее 1,2 атм.
Вся тепловая энергия, потребляемая испарителем, возвращается в цикл тепловой станции.
Срок службы не менее 30 лет.
Большой межремонтный период. Более 10 лет (по данным эксплуатирующих организаций).
Простота в обслуживании и эксплуатации.
Малое число регулируемых параметров (вакуум, температура, уровень).
Сравнительно небольшие габаритные размеры испарителя.
Существует возможность наращивания мощности установки на любом этапе строительства, благодаря блочной конструкции.
Не требуется дополнительный персонал, т.к. процесс эксплуатации на 100% автоматизирован.
Технологические и экологические преимущества отечественной технологии подготовки воды для энергетики на ИМВ очевидны и достигаются за счет:
- применения в качестве источника тепла отработанного низкопотенциального пара давлением менее 1,2 атм;
- генерации пара в условиях вакуума (низкие температуры) в свободном пространстве;
- организации оптимальных процессов паросепарации в условиях малых высот камер испарения (0,4-0,7 м), обеспечивающих влажность пара 2 ·10-5 — 5 ·10-6 кг/кг;
- термодинамического совершенства процессов генерации пара, остаточное «непрокипание» менее 0,1 °С;
- оптимальной организации потоков пара в конденсаторах испарителя, обеспечивающих рациональное омывание теплообменных пучков труб и локализацию неконденсирующихся газов;
- применения эффективных антинакипинов, ступенчатого процесса испарения;
- оптимальной тепловой схемы ИМВ, обеспечивающей его работу по эквипотенциальной схеме (без потерь потенциала пара) с возвратом использованного тепла в цикл ТЭС или предприятия и выработку до 10 т обессоленной воды на 1 т греющего пара;
- энергетические затраты составляют всего 3,0 кВт на одну тонну обессоленной воды.
Получение воды высшей степени очистки на ИМВ заключается в генерации пара за счет адиабатного вскипания воды, причем этот процесс осуществляется при низких температурах (35-100 °С) в свободном объеме, что делает возможным их работу на воде, прошедшей упрощенную обработку.
ИМВ малочувствительны к механическим, органическим и минеральным (накипеобразующим) примесям в исходной воде. Это обстоятельство в сочетании со ступенчатостью процесса упаривания исходной воды в двух корпусах за счет последовательной схемы питания позволяет заменить традиционные химические методы обработки воды на коррекционные, основанные на дозировании в исходную осветленную воду небольшого количества реагентов, ингибирующих процессы накипеобразования и резко снижающих интенсивность железооксидных отложений. Доза реагентов не превышает 5 мг/л.
Принципы действия реагентов, обычно, это полимерные органические фосфонаты, комплексоны (ИОМС, ОЭДФ-Zn, НТФ-Zn, ПАФ-13), основаны на предотвращении образования и роста отложений за счет блокировки центров кристаллизации.
Принцип работы ИМВ состоит в следующем. Циркуляционная вода после головного подогревателя поступает в первую ступень ИМВ, где расширяется, при этом температура воды снижается на 3-4 °С, генерируемый пар, пройдя систему паросепарации, поступает в камеру конденсации, где конденсируется на трубках конденсатора, отдавая тепло циркуляционной воде, которая течет внутри трубок. Неиспарившаяся вода далее через водоперетечные устройства перетекает в следующую камеру, где повторяется процесс расширения с образованием и последующей конденсацией пара. Такая многократная, многоступенчатая технология расширения воды позволяет возвратить до 90% и более тепла в цикл ИМВ, а это, в свою очередь, снижает потребление стороннего тепла.
Качество пара (дистиллята) всецело определяется эффективностью паросепарации, т.е. способностью систем отделения капельной влаги от пара.
Многолетними исследованиями были изучены закономерности капельного уноса и отработаны эффективные сепараторы, обеспечивающие влажность на входе в камеру конденсации на уровне α =10-5 кг/кг, что гарантирует обеспечение высокого качества дистиллята которое может быть определено:
Сд = Ск ћ 10-5, при Ск = 5 г/л (5000000 мкг/л)
СД = 5000000 ћ 10-5 ≤ 50 мкг/л
Технологические процессы, как было указано выше, осуществляются в условиях вакуума в свободном объеме, что делает возможным работу ИМВ «ЭКОТЕХ» на воде прошедшей упрощенную обработку подкислением с добавкой антинакипинов, что удешевляет производство обессоленной воды, значительно повышает экологичность производства.
В разработанных ООО «ЭКОТЕХ» ИМВ-50 с 16 и 18 ступенями для производства 50 т/ч дистиллята необходимо около б т/ч греющего пара. При этом имеются реальные возможности увеличения производительности установки до 60 т/ч. Циркуляционная вода после 8-й ступени в ИМВ-50/16 или 9-й ступени в ИМВ-50-18 поступает на циркнасос и далее возвращается в систему последовательно установленных конденсаторов первого корпуса, где подогревается генерируемым паром в каждой ступени до 95…94 °С. Продувка первого корпуса поступает в качестве питательной воды во второй корпус, где ступенчато упаривается до значений, обеспечивающих безнакипную работу ИМВ для выбранной схемы подготовки исходной воды. Последние две ступени ИМВ (15 и 16 или 17 и 18) охлаждаются исходной водой идущей в химцех. Это может быть и вода подпитки теплосети перед деаэраторами.
